Industrijska uporaba piezoelektrične keramike
Piezoelektrična keramika je novi visokotehnološki anorganski nekovinski funkcionalni material. Z nenehnim poglobljenim raziskovanjem in izboljševanjem materialov in procesov postaja uporaba piezoelektrične keramične tehnologije vedno bolj obsežna. Piezoelektrični materiali se pogosto uporabljajo na področju senzorjev, aktuatorjev, pretvornikov, nedestruktivnega testiranja in komunikacijske tehnologije kot mehanski, električni, zvočni, svetlobni in toplotno občutljivi materiali. Z razvojem visoke tehnologije bo uporaba piezoelektrične keramike vse širša.
Osnovni material je ključni dejavnik pri določanju učinkovitosti izdelka. Trenutno so piezoelektrični keramični materiali z visoko temperaturno odpornostjo, odpornostjo na visok pritisk, visoko občutljivostjo in nizkimi izgubami priznane raziskovalne in razvojne smeri svetovne industrije. Čeprav obstaja veliko raziskav piezoelektričnih keramičnih materialov brez svinca, še niso dosegle praktične ravni. in kratkoročno ne more nadomestiti obstoječe piezoelektrične keramike, ki vsebuje svinec.
Prihod dobe mobilnega interneta in pojav povpraševanja po majhni in ultra tanki terminalski opremi, visoki zanesljivosti in nizki porabi energije so zagotovili dobro priložnost za uporabo in razvoj piezoelektričnih keramičnih izdelkov. Zlasti laminirane izdelke je mogoče izdelati v piezoelektrične sprejemnike, zvočnike, zvočne sisteme na hrbtni strani mobilnih telefonov, zvočne sisteme z vibracijami zaslona, mikrofone MEMS, piezoelektrične visokofrekvenčne kompenzacijske pretvornike itd. Tradicionalni izdelki so najboljša izbira za mobilne komunikacijske terminale. Tanjši izdelki so trend prihodnosti.
Piezoelektrične keramične naprave se pogosto ne uporabljajo samo v industrijskih in civilnih izdelkih, ampak imajo tudi veliko aplikacij v vojski. Na primer, iz piezoelektrične keramike so izdelani podvodni akustični pretvorniki, ki se lahko uporabljajo kot par svetlih "oči" za jedrske podmornice, ki lahko nemoteno izvajajo podvodno navigacijo, komunikacijo, izvidovanje sovražnih ladij in čiščenje sovražnih min. Piezoelektrične vžigalne vžigalne naprave lahko natančno vžgejo in detonirajo oklepne bombe in drugo smrtonosno orožje; piezoelektrični mikropomični aktuatorji so nepogrešljiva ključna komponenta v sistemih za natančno pozicioniranje; piezoelektrični giroskopi iz piezoelektrične keramike so nepogrešljivi v letalstvu. Manjkajoči "krmar" in tako naprej.
Piezoelektrična keramika se uporablja v številnih aplikacijah. Spodaj je navedenih nekaj glavnih aplikacij:
(1) Elektroakustični pretvornik
Elektroakustične pretvornike uporabljamo predvsem v različnih alarmih, mikrofonih s kostno prevodnostjo, sprejemnikih, piezoelektričnih zvočnikih itd.
Alarm se lahko uporablja za vse vrste alarmov gospodinjskih aparatov, dimnih alarmov, avtomobilskih protivlomnih alarmov, protipožarne zaščite, osebnih varnostnih alarmov, itd. Mikrofon s kostno prevodnostjo pretvori glasovni signal vibracije ušesnih kosti v električne signale, tako da za pretvorbo govornega signala v električni signal. Nova generacija protihrupnih oddajnikov, ki se prenašajo na sprejemni konec, takšne slušalke Bluetooth so trenutno na voljo na Japonskem; piezoelektrični sprejemniki in zvočniki imajo značilnosti ultra tanke in nizke porabe energije.
Elektroakustični pretvorniki, ki se uporabljajo v splošnih alarmih, še niso nadomestili izdelkov in imajo še vedno velik trg, medtem ko bodo alarmi z visokim zvočnim tlakom v posebnih okoljih imeli večji porast alarmov; Z razvojem porabe energije bodo piezoelektrični sprejemniki in zvočniki postali najboljša izbira za prenosne terminale in bodo imeli dobre tržne možnosti.
(2) Ultrazvočni pretvornik
Ultrazvočni pretvorniki so primerni za ultrazvočne motorje, ultrazvočno atomizacijo, sonar, ultrazvočno čiščenje, ultrazvočno varjenje, ultrazvočno lepoto, ultrazvočno obdelavo, ultrazvočno vzrejo, telemetrijo in daljinsko upravljanje, spremljanje prometa, določanje obsega, odkrivanje puščanja, odkrivanje pretoka in toplote, robotsko slikanje Zbiranje informacij itd.
Trenutno ni alternativnih izdelkov za ultrazvočne pretvornike, trg njihove uporabe pa se vztrajno razvija. Predvsem severno ogrevanje bo izvajalo merjenje in zaračunavanje, zato bo toplotno tipalo imelo velik trg.
(3) Podvodni akustični pretvornik
V pomorskih bitkah je najtežje opraviti s podmornicami, ki lahko dlje časa potopijo v morje in nevede napadajo pristanišča in ladje ter sovražniku povzročajo velike preglavice. Kako najti sovražne podmornice? Ne morete se zanašati na svoje oči, niti ne morete uporabljati radarja, ker bodo elektromagnetni valovi v morski vodi močno oslabljeni in ne morejo učinkovito prenašati signalov. Zaznavanje podmornic se opira na sonar – podvodna ušesa. Piezoelektrična keramika je material za izdelavo sonarjev. Oddaja ultrazvočne valove, ki se ob srečanju s podmornicami odbijajo nazaj. Po sprejemu in obdelavi je mogoče izmeriti azimut in oddaljenost sovražnih podmornic. To je nepogrešljiva aplikacija nacionalne obrambne tehnologije, njen razvoj pa je v povečanju oddajne moči in izboljšanju sprejemne občutljivosti, tako da je mogoče popolnoma izboljšati razdaljo zaznavanja.
(4) Piezoelektrični sistem za dušenje vibracij
Piezoelektrične sisteme za zmanjšanje vibracij lahko razdelimo na pasivno zmanjšanje vibracij in aktivno zmanjšanje vibracij. Pasivno zmanjšanje vibracij je priprava plasti uporovnega filma na površini piezoelektrične keramike, piezoelektrična keramika pretvori vibracije ali hrup v električno energijo, tok se pretvori v toplotno energijo skozi uporni film, toplotna energija pa se izvaža skozi toplotni prevodnik v igrajo vlogo zmanjševanja vibracij in hrupa; Aktivno zmanjšanje tresljajev je sestaviti piezoelektrično keramiko na predmetu, ki ga je treba zmanjšati, pretvoriti njegovo valovno obliko nihanja v ustrezen napetostni signal in izvesti obratno nihanje s prilagoditvijo faze in ojačanjem pretvornika, ki je povezan z vibrirajočim elementom, s čimer se zmanjšajo tresljaji, da se doseže namen zmanjšanja vibracij. Trenutno ni veliko tovrstnih aplikacij in večina jih je še vedno v poskusni fazi, kot so sistemi za zmanjševanje hrupa računalnikov in vibracij, ki jih zahtevajo nekatere vojaške naprave itd., in bodo imeli dobre tržne obete.
(5) Piezoelektrični aktuator
Piezoelektrični keramični prožilni elementi so razdeljeni na monolitno bočno ekspanzijsko vrsto, upogibno vrsto, debelinsko laminirano vrsto, stransko laminirano vrsto, cevno vrsto, vrsto činele itd. Široko se uporabljajo v vesolju, injektorjih skupnega voda, inteligentnih ventilih za visoke hitrosti, nanometrskem pozicioniranju , mikroobdelava, sistem za kompenzacijo mikropomikov laserskega žiroskopa, nadzor deformacij deformabilnega zrcala, trdi disk (pozicioniranje magnetne glave), optični instrument (nastavitev optične osi, nastavitev fokusa), piezoelektrična črpalka, pletilni žakard sistem, slepi bralnik itd. Piezoelektrični aktuatorji so tehnično zahtevni in trenutno jih lahko naredi le nekaj podjetij na svetu. Kitajska ima počasen začetek. Trenutno računalniški žakard pletilni stroji uporabljajo piezoelektrične aktuatorje v velikih količinah. , Pante Electric Ceramics je postal eden od proizvajalcev, ki lahko izdeluje celotno paleto piezoelektričnih aktuatorjev, domača uporaba pa postopoma dobiva obliko in pričakuje se, da bo v prihodnosti oblikovala večji trg.
(6) Piezoelektrično pridobivanje energije
Piezoelektrične odeje (Japonska uporablja piezoelektrične odeje za napajanje znakov podzemne železnice), piezoelektrični čevlji (na podplate čevljev postavite piezoelektrične naprave za zbiranje energije za ustvarjanje električne energije med hojo, ki se lahko uporablja za polnjenje baterij in ogrevanje telesa obutve itd.), Generiranje mišične moči (napajanje elektronskih naprav, vsajenih v telo), hibridno in polno električno zbiranje energije tresljajev vozil (ki lahko ne le izboljša učinek zmanjšanja tresljajev, ampak tudi podaljša varčevanje z energijo z dovajanjem zbrane električne energije v baterijo) , pridobivanje energije oceanskih valov itd. Piezoelektrični keramični zbiralnik energije se uporablja kot stalni vir energije za bioelektronske naprave. O tem projektu so poročali in domače raziskovalne ustanove so ga začele preučevati, kar bo pacientom z vsajenimi električnimi napravami prihranilo muko menjave baterij; rekuperacija energije avtomobilskih vibracij je prav tako. Postal bo nepogrešljiv del popolnoma električnih in hibridnih vozil; moja država ima dolgo obalo in proizvodnja energije valov bo postala tudi najčistejši in cenejši novi vir energije.
(7) Piezoelektrična frekvenčna naprava
Resonatorji, filtri, lovilci itd., izdelani iz resonančnih karakteristik piezoelektrične keramike, se uporabljajo za generiranje in obdelavo frekvenčnih signalov. Običajno uporabljene naprave za frekvenčno obdelavo, kot so filtri, se hitro zmanjšujejo, zato je njihov trg v fazi hitrega krčenja.
(8) Piezoelektrični transformator
Piezoelektrični transformatorji se večinoma uporabljajo za napajalnike z majhnim tokom in visoko napetostjo. Glavni predmet uporabe prvotnih raziskav in razvoja je bilo napajanje osvetlitve ozadja zaslonov s tekočimi kristali, kot so prenosni računalniki, zdaj pa jih večina uporablja osvetlitev ozadja LED in ne potrebujejo več visokonapetostnih in nizkotokovnih napajalnikov, tako da zdaj samo uporabljajo se nekatere majhne električne palice in generatorji negativnih ionov. velik trg aplikacij.
(9) Piezoelektrični detonacijski vžigalni element
Oklepni izstrelek, ki ga je izstrelil protitankovski top, bi ob stiku s tankom takoj eksplodiral in tank razbil. To je zato, ker je bojna glava opremljena s piezoelektrično keramiko, ki lahko močno mehansko silo ob trčenju pretvori v trenutno visoko napetost in sproži iskro, ki detonira eksploziv. Zdaj so iz piezoelektrične keramike izdelane tudi plinske peči in vžigalniki. Dokler s prstom pritiskate na gumb za vžig, lahko piezoelektrična keramika na vžigalniku ustvari visoko napetost, tvori električne iskre in vžge plin ter se lahko uporablja dolgo časa. Zato piezoelektrični vžigalniki niso le enostavni za uporabo, varni in zanesljivi, ampak imajo tudi dolgo življenjsko dobo. Na primer, vžigalnik iz piezoelektrične keramike svinčevega titanata je mogoče uporabiti več kot 1 milijon-krat. Trenutno ni boljšega alternativnega izdelka za detoniranje komponent za vžig, trg aplikacij pa vztrajno narašča.
